SVG在網(wǎng)電鉆機(jī)中的應(yīng)用

林鴻元，馬?；?/p>

（天水電氣傳動(dòng)研究所有限責(zé)任公司，甘肅天水741020）

SVG在網(wǎng)電鉆機(jī)中的應(yīng)用

林鴻元，馬保慧

（天水電氣傳動(dòng)研究所有限責(zé)任公司，甘肅天水741020）

摘要：介紹了電動(dòng)鉆機(jī)使用網(wǎng)電的意義，指出鉆機(jī)電控系統(tǒng)存在諧波和無(wú)功的來(lái)源，提出基于SVG技術(shù)的治理方案，簡(jiǎn)述SVG的工作原理，給出了設(shè)計(jì)要點(diǎn)和配置要點(diǎn)?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的測(cè)試結(jié)果表明，SVG在網(wǎng)電鉆機(jī)中的應(yīng)用性價(jià)比高，經(jīng)濟(jì)效益顯著，值得推廣。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)電鉆機(jī)；SVG；諧波治理；無(wú)功補(bǔ)償

1　引言

使用網(wǎng)電作為鉆機(jī)的動(dòng)力，是降低鉆井成本、節(jié)省能源、綠色運(yùn)行的重要途徑。電動(dòng)鉆機(jī)中，無(wú)論是直流還是變頻電控系統(tǒng)，都有半控或不控的三相變流橋，工作時(shí)會(huì)給電網(wǎng)注入大量的諧波，并使其功率因數(shù)降低，不能達(dá)到接入電網(wǎng)的要求，為達(dá)到接入要求，可采取各種措施治理諧波、補(bǔ)償無(wú)功。本文提出的配置SVG的做法，能夠很好地治理諧波和補(bǔ)償無(wú)功，提高功率因數(shù)，供同行參考。

2　SVG簡(jiǎn)介

靜止無(wú)功發(fā)生器（SVG）通過(guò)高性能控制芯片（TMS320F28335）和全控型電力電子器件（IGBT），實(shí)時(shí)檢測(cè)電網(wǎng)中電流，采用改進(jìn)型SWA算法和智能FFT算法，快速分離出無(wú)功電流分量與諧波電流分量，并產(chǎn)生控制指令，將大小相等、方向相反的補(bǔ)償電流注入到電網(wǎng)中，實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)補(bǔ)償無(wú)功、消除諧波。電路框圖如圖1所示。

圖1　電路框圖

3　設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1容量的選取

鉆機(jī)電網(wǎng)的功率因數(shù)通常較低，諧波含量較大，參考鉆機(jī)的大小、鉆井的深度、地質(zhì)的條件等因素，根據(jù)理論計(jì)算，一般按接入網(wǎng)電變壓器約65%的容量作為選取SVG容量的標(biāo)準(zhǔn)。

3.2散熱要求

由于SVG需要快速補(bǔ)償無(wú)功和諧波，因此其中的電力電子器件IGBT工作于高頻的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，發(fā)熱嚴(yán)重，還有配套濾波電感等其它器件的發(fā)熱，將使整體溫升很快，在重載時(shí)溫升更加嚴(yán)重。因此，為了保證其可靠工作，應(yīng)采取有效的散熱措施。例如：配置工業(yè)空調(diào)，設(shè)置專(zhuān)用的通風(fēng)道等。

3.3接入位置

SVG補(bǔ)償?shù)闹噶顏?lái)自于檢測(cè)的數(shù)據(jù)，因此檢測(cè)位置的正確選取會(huì)影響補(bǔ)償效果。對(duì)于有多個(gè)接入點(diǎn)的網(wǎng)電鉆機(jī)，需要設(shè)法將這些點(diǎn)匯合，然后在匯合點(diǎn)處進(jìn)行檢測(cè)；對(duì)于只有一個(gè)接入點(diǎn)的網(wǎng)電鉆機(jī)，只需要在其接入點(diǎn)上檢測(cè)。圖2所示為在高壓房輸出點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)的示意圖。

圖2　在高壓房輸出端檢測(cè)示意圖

4　配置要點(diǎn)

根據(jù)網(wǎng)電鉆機(jī)的要求，SVG既可以與鉆機(jī)的電控系統(tǒng)合并成套，也可以單獨(dú)成套。無(wú)論是合并還是單獨(dú)成套，都需要注意以下幾點(diǎn)。

（1）SVG要能手動(dòng)接入，故障時(shí)自動(dòng)退出；

（2）專(zhuān)用冷卻風(fēng)道，且保證進(jìn)風(fēng)溫度不高于30℃；

（3）按規(guī)定的要求進(jìn)行安裝、連線。

5　應(yīng)用效果

2014年10月，根據(jù)用戶的要求，對(duì)其ZJ70D網(wǎng)電鉆機(jī)配套了SVG裝置，單獨(dú)成套，容量為2000kVar，電網(wǎng)進(jìn)線電壓為10kV，變壓器容量為3150kVA，在600V側(cè)進(jìn)行補(bǔ)償。2015年1月投入使用，測(cè)試數(shù)據(jù)如表1所示，圖3、圖4所示分別為補(bǔ)償前、后的數(shù)據(jù)圖。

圖4　SVG補(bǔ)償后數(shù)據(jù)圖

表1　SVG補(bǔ)償前后測(cè)試數(shù)據(jù)

由測(cè)試數(shù)據(jù)可見(jiàn)，補(bǔ)償效果顯著。

6　結(jié)論

SVG的價(jià)格雖然比MCS、TSC高，但其能夠有效治理電網(wǎng)諧波、補(bǔ)償功率因數(shù)，不會(huì)與系統(tǒng)發(fā)生諧振，也不會(huì)出現(xiàn)過(guò)補(bǔ)或欠補(bǔ)的現(xiàn)象，且SVG體積小、穩(wěn)定性高、維護(hù)量少、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，特別適合鉆機(jī)工作的特點(diǎn)，因此在使用電網(wǎng)作為動(dòng)力的鉆機(jī)上，具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，值得推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

［1］史富斌，閆宏亮，張奇志.電動(dòng)鉆機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)的諧波治理［J］.電力電子技術(shù)，2011（2）.

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中圖分類(lèi)號(hào)：TM33

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1005—7277（2015）06—0050—02

收稿日期：2015－06－03

Application of SVG in grid electric drilling rig

LIN Hong－yuan，MA Bao－h(huán)ui

（Tianshui Electric Drive Research Institute Co.，Ltd.，Tianshui 741020，China）

Abstract：The significance of the electric drilling rigs powered by the grid is introduced.The source of producing harmonic and reactive power in the electric control systems of the drilling rigs are pointed out.The control scheme based on the SVG technology is put forward.The working principle of SVG is given.The key points for design and configuration are presented.The practical applications and the testing results show that SVG used in grid electric drilling rig has high performance to price ratio，remarkable economic benefit and is worth being promoted to be widely applied.

Key words：grid electric drilling rig；SVG；harmonic control；reactive power compensation